Спосіб і пристрій для виробництва ti за допомогою відновлення ca

1. Спосіб виробництва титану (Ті) за допомогою відновлення кальцієм (Са), який відрізняється тим, що він включає в себе: стадію утворення Ті, на якій в реакційний бак подають ТіСl4 для утворення Ті в сольовому розплаві, в той час як згаданий сольовий розплав міститься в згаданому реакційному баці, причому цей сольовий розплав містить СаСl2 і розчинений в ньому Са; стадію електролізу, на якій піддають електролізу сольовий розплав в електролізній ванні з утворенням Са на стороні катода, в той час як згаданий сольовий розплав міститься в згаданій електролізній ванні, причому цей сольовий розплав містить СаСl2; і стадію транспортування Са, на якій Са, що утворюють на згаданій стадії електролізу, транспортують в згаданий реакційний бак шляхом осадження Са на безперервному тілі і прилипання до нього в згаданій електролізній ванні, причому згадане безперервне тіло виконане з можливістю переміщення в той час, як частину згаданого безперервного тіла занурюють в згаданий сольовий розплав або всередині згаданого реакційного бака, або електролізної ванни, і спричиняють розчинення згаданого транспортованого Са в згаданому сольовому розплаві, що міститься в згаданому реакційному баці. 2. Спосіб за п.1, який відрізняється тим, що згадане безперервне тіло використовують як катод. 2 (19) 1 3 84095 4 безперервного тіла, яка занурена в згаданий сольовий розплав. 9. Пристрій за будь-яким з пп.6-8, який відрізняється тим, що згаданий сольовий розплав або згаданий катод в згаданій електролізній ванні підтримується при температурі, відповідній температурі плавлення Са або меншій. 10. Пристрій за будь-яким з пп.6-9, який відрізняється тим, що він містить засоби відділення Ті від згаданого сольового розплаву для транспортування згаданого сольового розплаву в згадану електролізну ванну після згаданого відділення Ті, причому згаданий реакційний бак виконаний з можливістю відведення утвореного в ньому Ті разом з сольовим розплавом. Даний винахід стосується способу і пристрою для виробництва металевого Ті за допомогою відновлення кальцієм, в яких тетрахлорид титану (ТіСl4) відновлюється кальцієм з отриманням металевого Ті. Як спосіб промислового виробництва металевого Ті звичайно використовується спосіб Кролла шляхом відновлення ТіСl4 за допомогою Mg. ТіСl4 отримують хлоруванням оксиду титану (ТіО2). У способі Кролла металевий Ті отримують за допомогою стадії відновлення і стадії вакуумного розділення. На стадії відновлення ТіСl4 відновлюють за допомогою Mg в реакторній місткості. На стадії вакуумного розділення непрореагувавший Mg і хлорид магнію (MgCl2), що утворюється як побічний продукт, видаляють з губчастого металевого Ті, отриманого в реакторній місткості. На стадії відновлення реакторна місткість заповнюється розплавленим Mg і зверху подається рідкий ТіСl4 на поверхню рідини у вигляді розплавленого Mg. Це робить можливим відновлення ТіСl4 за допомогою Mg поблизу поверхні рідини у вигляді розплавленого Mg з утворенням гранульованого металевого Ті. Одночасно поблизу поверхні рідини утворюється розплавлений MgCl2, який є побічним продуктом. Металевий Ті, що утворився, згодом рухається вниз. Оскільки густина розплавленого MgCl2 більша, ніж у розплавленого Mg, розплавлений MgCl 2 також рухається вниз, а розплавлений Mg замість цього підіймається до поверхні рідини. Розплавлений Mg безперервно подається до поверхні рідини за допомогою витіснення через різниці густин, і реакція відновлення ТіСl4 здійснюється безперервно. При виробництві металевого Ті способом Кролла хоч і отримують продукт високої чистоти, вартість виробництва збільшується і продукти стають досить дорогими. Один з чинників збільшення вартості виробництва являє собою деяку складність збільшення швидкості введення ТіСl4. Як причини того, чому швидкість введення ТіСl4 обмежена, можна згадати наступні пункти (а)-(с). (a) Для поліпшення продуктивності способу Кролла є ефективним підвищення швидкості введення ТіСl4, тобто підвищення кількості розплавленого Mg, що подається до поверхні рідини на одиницю площі або в одиницю часу. Однак коли швидкість введення ТіСl4 дуже підвищується, швидкість витіснення через різницю щільностей не може відповідати швидкості реакції, MgCl2 залишається на поверхні рідини, і ТіСl4 подається в MgCl2, що зменшує е фективність використання ТіСl4. Тобто ТіСl4, що подається, перетворюється в непрореагувавші газоподібні нижчі хлориди (які називаються «непрореагувавшими газами»), такі як непрореагувавший газоподібний ТіСl4 і непрореагувавший газоподібний ТіСl4, і ці непрореагувавші гази вивільняються з реакторної місткості, що зменшує ефективність використання ТіСl4. Необхідно виключити утворення таких непрореагувавших газів, оскільки з утворенням непрореагувавших газів пов'язане швидке збільшення внутрішнього тиску в реакторній місткості. Відповідно, є межа швидкості введення ТіСl4. (b) Коли швидкість введення ТіСl4 підвищується, пари Mg, які утворюються на поверхні рідини розплавленого Mg, взаємодіють з парами ТіСl4, збільшуючи кількість осадженого Ті на внутрішній поверхні реакторної місткості над поверхнею рідини розплавленого Mg. З іншого боку, поверхня рідини розплавленого Mg підіймається, коли відбувається відновлення ТіСl4. З цієї причини Ті, осаджений на внутрішній поверхні верхньої частини реакторної місткості, занурюється в розплавлений Mg на більш пізньому етапі стадії відновлення, що спричиняє зменшення ефективної площі поверхні рідини, із зменшенням швидкості реакції. Для придушення зменшення швидкості реакції є необхідним, щоб швидкість введення ТіСl4 обмежувалася настільки, наскільки це можливо, з метою запобігання осадженню Ті на внутрішній поверхні верхньої частини реакторної місткості. У публікації [заявки на патент Японії № 0Н8295955] пропонується спосіб, в якому ефективність реакції підвищується за допомогою подачі рідкого ТіСl4 дисперсним чином до поверхні рідини, де знаходиться розплавлений Mg, і при цьому придушується осадження Ті на внутрішній поверхні верхньої частини реакторної місткості. Однак спосіб, запропонований в публікації заявки на патент Японії № 08-295955, не є достатнім для придушення осадження Ті. (с) Оскільки в способі Кролла реакція здійснюється в реакторній місткості тільки поблизу поверхні рідини розплавленого Mg, екзотермічна область звужується і відбувається локальне зростання температури. З цієї причини охолоджування здійснюється погано, що викликає обмеження швидкості введення ТіСl4. Хоч швидкість введення ТіСl4 і не підпадає під безпосередній вплив, в способі Кролла Ті, який утворюється в гранульованій формі поблизу поверхні рідини розплавленого Mg, агрегується через властивості змочування (адгезійні властивості) розплавленого Mg, гранули Ті рухаються вниз, будучи агрегованими, і гранули Ті спікаються, викликаючи зростання зерен в гранулах Ті за рахунок тепла, що виділяється з рідкого розплаву під 5 84095 час руху вниз. З цієї причини стає складним витягання Ті, що утворився у вигляді дрібнодисперсних частинок, назовні з реакторної місткості для витягання Ті, що утворився. Тому в способі Кролла важко здійснювати безперервне виробництво, і поліпшення продуктивності блокується. Це пов'язано з тим, що Ті отримують у вигляді губчастого титану періодичним чином в реакторній місткості. Що стосується інших способів виробництва Ті, крім способу Кролла, то, [наприклад, в патенті США №2205854] описується, що, в доповнення до Mg, як відновник ТІСІ4 може використовуватися Са. [Патент США №4820339] описує спосіб виробництва Ті за допомогою реакції відновлення кальцієм, при цьому сольовий розплав хлориду кальцію (СаСl2) міститься в реакторній місткості, порошки металевого Са подаються в сольовий розплав зверху, Са розчиняється в сольовому розплаві, а газоподібний ТіС14 подається знизу для взаємодії розчиненого Са з ТіСl4 в сольовому розплаві ТіСl4. При відновленні кальцієм металевий Ті утворюється з ТіСЦ за допомогою хімічної реакції згідно з наступним рівнянням (і), а також одночасно утворюється СаСЬ, який є побічним продуктом: (і) ТіСl4+2Са®Ті+2СаСl2 Са має більш сильну спорідненість з СІ, ніж Mg, і Са в принципі є придатним як відновник ТіСl4. Зокрема, в способі, описаному в патенті США №4820339, Са використовується, будучи розчиненим в розплавленому СаСl2. Коли використовується реакція відновлення кальцієм в розплавленому СаСl2, то в порівнянні зі способом Кролла, в якому ТіСl4 подається до поверхні рідини-відновника в реакторній місткості, область (поле реакції), де протікає реакція, збільшується, і екзотермічна область також збільшується, що полегшує о холоджування. Відповідно, швидкість введення ТіСl4 може бути значно підвищена, і може також очікуватися поліпшення продуктивності. Однак спосіб, описаний в патенті США №4820339, є важко адаптованим як спосіб промислового виробництва Ті. Оскільки в цьому способі як відновник використовуються порошки металевого Са, що дуже дорого коштують, вартість виробництва стає більш високою, ніж для способу Кролла. [Патент США №2845386] описує інший спосіб виробництва Ті (спосіб Ольсена), в якому кальцієм безпосередньо відновлюють ТіО2, а не через ТіСl4. Цей спосіб являє собою різновид способу прямого відновлення оксиду. Хоч спосіб є дуже ефективним, спосіб прямого відновлення оксиду є непридатним для виробництва Ті високої чистоти, оскільки необхідно використовувати ТiO 2 високої чистоти, що дорого коштує. Метою даного винаходу є створення способу і пристрою для економічного виробництва металевого Ті високої чистоти з високою ефективністю без використання відновника, що дорого коштує. Автори даного винаходу вважають, що для досягнення вказаної вище мети неодмінно потрібне відновлення тетрахлориду титану (ТіСl4) кальцієм (Са), і тому автори вивчають спосіб викорис 6 тання Са, розчиненого в сольовому розплаві СаСl2, як описано в патенті США №4820339. У способі, описаному в патенті США №4820339, Са в сольовому розплаві витрачається в реакторній місткості відновлення по мірі протікання хімічної реакції згідно з рівнянням (і), і в реакторну місткість відновлення необхідно безперервно подавати порошки металевого Са для заповнення витраченого Са. Однак для промислового здійснення способу виробництва Ті за допомогою відновлення кальцієм автори даного винаходу пропонують спосіб утворення Са електролізом рідкого розплаву СаСl2 в електролізній ванні (електролізері) з подачею рідкого СаСl2, що містить Са, в реакційний бак (реактор), з урахуванням того факту, що є необхідним, щоб Са, витрачений при реакції відновлення, економічно заповнювався в сольовому розплаві, тобто необхідно, щоб Са заповнювався з малими витратами. А саме, коли рідкий розплав СаСl2 піддається електролізу в електролізній ванні, протікають електродні реакції, що виражаються наступними рівняннями (іі) і (ііі), з утворенням газоподібного Сl2 поблизу поверхні анода, в той час як поблизу поверхні катода утворюється Са, що робить можливим збільшення концентрації Са у ванні сольового електроліту (в рідкому розплаві СаСl2) поблизу катода. З цієї причини рідкий розплав СаСд2, що має високу концентрацію Са поблизу катода, осаджується на і прилипає до металевої смуги, сітки або дроту, що має більш низьку температуру, ніж температура ванни електроліту, і цей рідкий розплав СаСl2 транспортується в реакційний бак, що робить можливим заповнення Са, витраченого на відновлення ТіС14, по мірі необхідності. Тому заповнення металевого Са ззовні або виділення металевого Са не потрібне, що робить можливим економічне отримання металевого Ті. Анод: 2Сl-®2е-+Сl2 (іі) Катод: Са2++2е-®Са (ііі) Даний винахід створений на основі вказаних вище міркувань, і суть даного винаходу полягає в (1) способі виробництва Ті і (2) пристрої для його виробництва, в якому здійснюється цей спосіб виробництва Ті. (1) Перший аспект даного винаходу передбачає спосіб виробництва Ті за допомогою відновлення кальцієм, що включає в себе: стадію утворення Ті, на якій в реакційний бак подають ТіСl4 для утворення Ті в сольовому розплаві, в той час як сольовий розплав міститься в реакційному баку, причому цей сольовий розплав містить СаСl2, і в сольовому розплаві розчинений Са; стадію електролізу, на якій піддають електролізу сольовий розплав в електролізній ванні з утворенням Са на стороні катода, в той час як сольовий розплав міститься в електролізній ванні, причому цей сольовий розплав містить СаСl2; і стадію транспортування Са, на якій Са, що утворився на стадії електролізу, транспортують в реакційний бак, в той час як Са осаджується на безперервному тілі в електролізній ванні і прилипає до нього, причому це безперервне тіло виконане з можливістю переміщення в той час, як частина безперервного тіла 7 84095 завантажена в сольовий розплав або всередині реакційного бака, або електролізної ванни, і спричиняють розчинення транспортованого Са в сольовому розплаві, який міститься в реакційному баку. У способі виробництва Ті згідно з (1) безперервне тіло переважно примушують функціонувати як катод. Тому Са може електролітично осідати безпосередньо на поверхню безперервного тіла. У способі виробництва Ті згідно з (1) катод переважно передбачається поблизу частини безперервного тіла, причому ця частина безперервного тіла завантажена в сольовий розплав. У способі виробництва Ті згідно з (1) сольовий розплав або катод в електролізній ванні переважно підтримують при температурі, відповідній температурі плавлення Са або меншій. Тому Са може надійно електролітично осідати на поверхні катода. У способі виробництва Ті згідно з (1) Ті, що утворився на стадії утворення Ті, переважно відводять назовні з реакційного бака разом з сольовим розплавом, Ті відділяють, а сольовий розплав транспортують в електролізну ванну. Тому Ті може вироблятися безперервно. (2) Другий аспект даного винаходу передбачає пристрій для виробництва Ті за допомогою відновлення кальцієм, що містить: реакційний бак, в якому ТіСl4, що подається в сольовий розплав, примушується реагувати з Са з утворенням Ті, в той час як сольовий розплав міститься в ньому, причому цей сольовий розплав містить СаСl2, і в сольовому розплаві розчинений Са; електролізну ванну, в якій міститься сольовий розплав, що містить СаСl2, причому електролізна ванна містить анод і катод, і в електролізній ванні здійснюється електроліз сольового розплаву з утворенням Са на стороні катода; і безперервне тіло, яке виконане з можливістю переміщення в той час, як частина безперервного тіла завантажена в сольовий розплав або в реакційному баку, або електролізній ванні, причому безперервне тіло транспортує Са, що утворився, в реакційний бак в той час, як Са осаджується на завантаженій в електролізну ванну частині і прилипає до неї, і при цьому безперервне тіло примушує транспортований Са розчинятися в сольовому розплаві, який міститься в реакційному баку. У пристрої для виробництва Ті згідно з (2) безперервне тіло переважно являє собою катод. Тому Са може електролітично осідати безпосередньо на поверхні безперервного тіла. У пристрої для виробництва Ті згідно з (2) катод переважно передбачений поблизу частини безперервного тіла, причому ця частина безперервного тіла завантажена в сольовий розплав. У пристрої для виробництва Ті згідно з (2) сольовий розплав або катод в електролізній ванні переважно підтримується при температурі, відповідній температурі плавлення Са або меншій. Тому Са надійно може електролітично осідати на поверхні катода. У разі пристрою для виробництва Ті згідно з (2) цей пристрій переважно містить засоби відділення Ті від сольового розплаву для транспорту 8 вання сольового розплаву в електролізну ванну після відділення Ті, причому Ті утворюється в реакційному баку і виводиться назовні з реакційного бака разом з сольовим розплавом. Тому Ті може вироблятися безперервно. Спосіб виробництва Ті за допомогою відновлення кальцієм відповідно до даного винаходу направлений на такий спосіб відновлення ТІСІ4, в якому легко виходить матеріал високої чистоти, в результаті чого може вироблятися металевий Ті високої чистоти. Са використовується як відновник, і ТіСl4 примушується реагувати з Са в сольовому розплаві, що містить СаСl2, в результаті чого швидкість введення ТіСl4 може бути підвищена. Споживаний в реакції відновлення Са може заповнюватися за допомогою електролізу рідкого розплаву СаСl2, в результаті чого даний винахід має економічну перевагу. У доповнення до цього, Са володіє гіршими властивостями змочування (адгезійними властивостями), ніж Mg, і гранули Ті утворюються в рідкому розплаві СаСІ2 так, що агрегація гранул Ті, що утворилися, і зростання зерен за допомогою сплавлення значно зменшуються. Тому гранули Ті можуть виводитися назовні з реакторної місткості, і виробництво Ті може працювати безперервно. Спосіб виробництва Ті за даним винаходом переважно може здійснюватися за допомогою пристрою для виробництва Ті за даним винаходом. Фіг.1 являє собою вигляд, що показує приклад конфігурації пристрою, в якому може здійснюватися спосіб виробництва Ті за даним винаходом; і Фіг.2 являє собою вигляд, що показує приклад іншої конфігурації пристрою, в якому може здійснюватися спосіб виробництва Ті за даним винаходом. Найкращі варіанти здійснення винаходу Спосіб і пристрій відповідно до даного винаходу для виробництва Ті за допомогою відновлення кальцієм будуть описані нижче з посиланням на креслення. Фіг.1 являє собою вигляд, що показує приклад конфігурації пристрою (пристрою для виробництва Ті за даним винаходом), в якому може здійснюватися спосіб виробництва Ті за даним винаходом. Як показано на Фіг.1, цей пристрій містить реакційний бак 1, електролізну ванну 2 і безперервне тіло 5. В реакційному баку 1 ТіСl4, що подається в сольовий розплав 3а, примушується реагувати з Са з утворенням Ті. У електролізній ванні 2 міститься сольовий розплав 3B, що містить СаСl2, і ця електролізна ванна 2 містить анод 4 і катод (в цьому прикладі катод являє собою безперервне тіло 5). У електролізній ванні 2 здійснюється електроліз в сольовому розплаві 3b для утворення Са на стороні катода. Безперервне тіло 5 виконане з можливістю переміщення в той час, як частина цього безперервного тіла 5 завантажена в сольовий розплав 3а, 3b і всередині реакційного бака 1, і електролізної ванни 2. Безперервне тіло 5 служить для транспортування Са, що утворився, в реакційний бак 1, в той час як Са осаджується на і прилипає до завантаженої в електролізну ванну 2 частини безперервного тіла 5, і транспортований 9 84095 Са розчиняється в сольовому розплаві За, який міститься в реакційному баку 1. Безперервне тіло 5 являє собою так звану нескінченну стрічку, і безперервне тіло 5 переміщається в напрямку стрілок на Фіг.1 в той час як частина безперервного тіла 5 завантажена в сольовий розплав 3а в реакційному баку 1, а також інша його частина завантажена в сольовий розплав 3b в електролізній ванні 2. Безперервне тіло 5 виконане з можливістю обертання. Однак якщо звернути увагу на рух конкретної частини на поверхні безперервного тіла 5, то ця частина може розглядатися переміщуваною поступально (тобто ця частина переміщається в напрямку обертання безперервного тіла), так що вираз «безперервне тіло 5 виконане з можливістю переміщення» використовується тут відповідно до тієї функції, згідно з якою Са транспортується в реакційний бак 1, в той час як Са, що утворився в електролізній ванні 2, осаджується і прилипає до безперервного тіла 5 в електролізній ванні 2. У прикладі на Фіг.1 в електролізній ванні 2 передбачена напівпроникна мембрана 6b, а в реакційному баку 1 закріплена розділювальна стінка (перегородка) 6а. Напівпроникна мембрана 6b блокує переміщення Са, що утворився на стороні катода, до сторони анода. Нижня частина розділювальної стінки 6а відкрита. Пристрій також містить засоби транспортування тільки сольового розплаву За в електролізну ванну 2 після витягання Ті за допомогою відведення Ті, що утворився в реакційному баку 1, назовні з реакційного бака 1 разом з сольовим розплавом За. Пристрій виконаний таким чином, щоб здійснювати операцію, при якій хлор (СЦ), що утворився на аноді 4 в електролізній ванні 2, витягується і примушується реагувати з оксидом титану (ТіО2) з утворенням ТіСl4, що подається в реакційний бак 1. Для здійснення способу виробництва Ті за даним винаходом з використанням пристрою, що має вказану ви ще конфігурацію, спочатку сольовий розплав За, до складу якого входить СаСl2 і при цьому розчинений Са, міститься в реакційному баку 1, і в цей реакційний бак 1 подається ТіСl4 для утворення Ті в сольовому розплаві За. Тобто, здійснюється «стадія утворення Ті». Звичайно як сольовий розплав За використовується розплавлений СаСl2, що має температуру плавлення 780°С. Однак переважно температуру сольового розплаву За знижують, оскільки при зниженні температури сольового розплаву За продовжується термін служби реакційного бака 1, в той час як випаровування Са або сольового розплаву з поверхні рідини придушується. Тому бажаним є використання як сольового розплаву За змішаного розплаву з СаСl2 і іншої солі. Наприклад, коли як сольовий розплав За використовується змішаний розплав з СаСl2 і NaCl, температура плавлення сольового розплаву За може бути знижена до приблизно 500°С при найнижчій температурі. Бажано, щоб ТіСl4 подавався в сольовий розплав За в реакційному баку 1 в газоподібному стані з міркувань ефективності контакту між ТіСl4 і Са в цьому сольовому розплаві. Однак даний винахід 10 не є обмеженим' газоподібним ТіСl4, тому на поверхню рідини у вигляді сольового розплаву 3а або в сольовий розплав 3а може подаватися і рідкий ТіСl4. У прикладі по Фіг.1 або 2, рідкий ТіСl4 подається поблизу від донної частини реакційного бака 1 через подавальну трубу 7. Подача ТіСl4 в реакційний бак 1 викликає хімічну реакцію згідно з рівнянням (і) з утворенням металевого Ті. Хоч Са в сольовому розплаві За споживається в зв'язку з утворенням Ті Са, який транспортується з електролізної ванни 2 на безперервному тілі 5 розчиняється, і сольовий розплав, концентрація Са в якому підвищена, подається поблизу від переднього краю подавальної ТіСl4 труби 7 через отвір в нижній частині розділювальної стінки 6а. Тому хімічна реакція згідно з рівнянням (і) протікає ефективно. Ті утворюється в формі гранул або порошку. Са володіє набагато гіршими, ніж Mg, властивостями змочування (адгезійними властивостями), і Са, який прилипає до осілої гранули Ті, розчиняється в СаСІ2. Тому агрегація гранул Ті, які утворилися, або зростання зерен за допомогою сплавлення майже не відбувається в порівнянні з випадком з Mg. Ті, що утворився в сольовому розплаві За, може бути відділений від сольового розплаву За або всередині реакційного бака 1, або поза реакційним баком 1. Однак коли Ті відділяють від сольового розплаву За всередині реакційного бака 1, робота набуває періодичного (завантажувального) характеру. Для підвищення продуктивності Ті переважно відводять з реакційного бака 1 назовні разом з сольовим розплавом 3а і відділяють Ті від цього сольового розплаву 3а вже поза реакційним баком 1. Хоч назовні з реакційного бака 1 може бути відведений один Ті, що тільки утворився, в цьому випадку робота набуває періодичного характеру, оскільки кількість СаСl2 в реакційному баку 1 безперервно збільшується. Пристрій на Фіг.1 містить засоби відведення утвореного Ті назовні з реакційного бака разом з сольовим розплавом 3а. Оскільки утворений Ті приймає гранульовану або порошкоподібну форму, Ті, що утворився, може легко відділятися від сольового розплаву за допомогою операції віджимання, такого як механічне стиснення, і тому робота може здійснюватися безперервно. Виділений Ті транспортується на стадію плавлення. З іншого боку, в електролізній ванні 2 також міститься сольовий розплав 3B, що містить СаСl2, і цей сольовий розплав 3b піддається електролізу для утворення Са на стороні катода. Тобто, здійснюється «стадія електролізу». Як описано вище, коли рідкий розплав СаСl2 піддається електролізу, поблизу поверхні катода утворюється Са за допомогою електродних реакцій згідно з рівняннями (іі) і (ііі). Сольовий розплав, в якому Са витрачається при хімічній реакції згідно з рівнянням (і) в реакційному баку 1 з пониженням концентрації Са, також може використовува тися як рідкий розплав СаСl2. Пристрій на Фіг.1 містить засоби транспортування тільки лише сольового розплаву в електролізну ванну 2 після витягання Ті за допомогою від 11 84095 ведення Ті, що утворився в реакційному баку 1, назовні з реакційного бака 1 разом з сольовим розплавом 3а, що робить можливим формування циклу, в якому сольовий розплав доставляється в електролізну ванну 2 після того, як з нього витягується Ті, а утворений за допомогою електролізу Са осаджується на безперервному тілі і прилипає до безперервного тіла 5, повертається в реакційний бак 1. Тому Ті може вироблятися безперервно. Під час електролізу рідкого розплаву СаСl2 є ризик протікання зворотної реакції. При зворотній реакції утворений на стороні катода Са перетворюється назад в СаСl2 в результаті з'єднання Са і Сl2, утвореного на стороні анода 4. Однак в пристрої на Фіг.1 катод являє собою безперервне тіло 5, і Са, що утворився, відразу ж осаджується на і прилипає до поверхні катода (тобто безперервного тіла 5), в той час як СІ2, що утворився на стороні анода 4, витягується, як описано далі. Тому зворотна реакція майже не протікає. Крім того, оскільки в прикладі на Фіг.1 передбачена напівпроникна мембрана 6b для блокування переміщення катода утвореного на стороні Са на сторону анода 4 (разом з тим, ця напівпроникна мембрана 6Ь не може блокувати переміщення Са 2+ і Сl-), ризику протікання зворотної реакції немає. Подібно до розділювальної стінки 6а, замість напівпроникної мембрани 6b може використовуватися розділювальна стінка, у якої нижня частина відкрита. Як показано на Фіг.1, для подачі Са, що утворився в електролізній ванні 2, в реакційний бак 1 в способі виробництва Ті за даним винаходом використовується безперервне тіло 5. Безперервне тіло 5 виконане з можливістю переміщення в той час, як частина цього безперервного тіла 5 є завантаженою в сольовий розплав або в реакційному баку 1, або в електролізній ванні 2. Утворений Са осаджується на безперервному тілі 5 і прилипає до нього в електролізній ванні 2, транспортується в реакційний бак 1 і розчиняється в сольовому розплаві За, що міститься в реакційному баку 1, тобто, здійснюється «стадія транспортування Са». На Фіг.1 переривиста лінія, показана на частині безперервного тіла 5, означає цей осаджений і прилиплий Са. Безперервне тіло 5 повільно переміщається в напрямку стрілок за допомогою привідних роликів 8а і 8Ь. Звертаючи увагу на деяку частину безперервного тіла 5 (наприклад, на ту частину, позначену літерою А на Фіг.1, де безперервне тіло 5 витягується на повітря з сольового розплаву За), температура цієї частини А, що знаходиться в русі, знижується при переміщенні від того положення, де в даний момент показана частина А на Фіг.1 (в цій точці Са повністю розчинений, не прилипаючи до безперервного тіла 5), через привідний ролик 8а доти, поки частина А не завантажиться в сольовий розплав 3b в електролізній ванні 2. Тому розчинений Са поблизу частини А осаджується на і прилипає до цієї частини А (тобто до поверхні безперервного тіла 5) разом з СаСl2 незабаром після того, як частина А завантажилася в сольовий розплав 3b в електролізній ванні 2. В пристрої на Фіг.1 безперервне тіло 5 являє собою катод, і тому Са безпосередньо осаджується на поверхні цього 12 безперервного тіла 5, так що осадження і адгезія Са відбуваються швидше. У цей момент у випадку, наприклад, коли як сольовий розплав використовується змішаний розплав з СаСl2 і NaCl, температура цього сольового розплаву знижується до приблизно 500°С, що набагато нижче, ніж температура плавлення (839°С) Са. У результаті Са може ефективно і надійно осідати на катоді. Оскільки безперервне тіло 5 (частина А) досягає реакційного бака 1 через привідний ролик 8b в той час, як на поверхні цього безперервного тіла 5 (частини А) осаджені і знаходяться в прилиплому стані Са і СаСl2, Са транспортується з електролізної ванни 2 в реакційний бак 1 в зв'язку з переміщенням безперервного тіла 5. Коли осаджений і прилиплий Са вступає в контакт з сольовим розплавом 3а в реакційному баку 1, Са поступово розчиняється, збільшуючи концентрацію Са в сольовому розплаві 3а в реакційному баку 1. Як безперервне тіло 5 можуть використовуватися металева смуга і металева сітка або дріт. Придатними для виготовлення безперервного тіла 5 є молібден, тантал і титан завдяки чудовій стійкості в сольових розплавах 3а і 3b. Коли безперервне тіло виготовляють з металу, як показано на Фіг.1, безперервне тіло може функціонувати як катод для безпосереднього електролітичного осадження Са на поверхні цього безперервного тіла. Тому бажано, щоб безперервне тіло виготовлялося з металу. Швидкість переміщення безперервного тіла 5 може відповідним чином регулюватися, при умові, що утворений в електролізній ванні 2 Са без проблем осаджується на безперервному тілі 5 і прилипає до нього, при умові, що Са без проблем транспортується в реакційний бак 1, і при умові, що транспортований Са без проблем розчиняється в сольовому розплаві За в реакційному баку 1. Бажано, сольовий розплав 3а в реакційному баку 1 підтримується при температурі, яка дорівнює або є більш високою, ніж температура сольового розплаву 3b в електролізній ванні 2. Тому розчинність Са підвищується, із збільшенням концентрації Са в сольовому розплаві 3а, і може ефективно здійснюватися хімічна реакція відновлення ТіСl4 згідно з рівнянням (і). У доповнення до цього, Са, який осаджений на безперервному тілі 5 і прилип до нього, може розчинятися в сольовому розплаві За з більш високою швидкістю. Пристрій на Фіг.1 виконаний з можливістю здійснення операції, при якій Сl2, що утворився на аноді 4 в електролізній ванні 2, витягується з тим, щоб привести цей СІ2 у взаємодію з ТіО2 і вуглецем (С), в результаті чого утворюється ТiСІ4, який подається в реакційний бак 1. Тобто газоподібний СІ2, що утворився на стадії електролізу, витягують, приводять у взаємодію з ТіО2 при високій температурі з утворенням ТіСl4, і отриманий ТіСl4 використовують як ТіСl4, що подається в реакційний бак 1. Коли ця операція (стадія) включається в спосіб виробництва Ті, СаСl2, який є побічним продуктом відновлення ТіСl4, вводять в електролізну ванну 2 і піддають в цій електролізній ванні 2 електролізу, 13 84095 утворений на катоді Са циклічно використовують як відновник, а утворений на аноді Сl2 використовують при отриманні ТіСl4. Це робить можливим безперервне виробництво металевого Ті тільки лише за допомогою заповнення ТіО2 і С. Фіг.2 являє собою вигляд, що показує інший приклад конфігурації пристрою (пристрою для виробництва Ті за даним винаходом), в якому може здійснюватися спосіб виробництва Ті за даним винаходом. У пристрої на Фіг.2 поблизу тієї частини, де безперервне тіло 5 занурюється в сольовий розплав 3b, передбачений катод 9, в той час як всі інші конструктивні особливості пристрою на Фіг.2 схожі з пристроєм на Фіг.1. Температура безперервного тіла 5, завантаженого в сольовий розплав 3B в електролізній ванні 2, значно знижена в порівнянні з температурою цього сольового розплаву 3b. Тому в пристрої на Фіг.2 Са, який утворився поблизу поверхні катода 9, може транспортуватися з електролізної ванни 2 в реакційний бак 1, будучи осадженим на і прилиплим до поверхні безперервного тіла 5. Як катод 9 може бути використаний електрод, виготовлений з такого матеріалу і що має таку форму, які звичайно застосовуються при електролізі розплавлених солей, таких як СаСl2. Наприклад, може використовува тися електрод, виготовлений з металу, такого як Fe і Ті, і, особливо бажано, щоб використовувався пористий електрод. Оскільки в цьому випадку площа поверхні на одиницю маси збільшується, може бути збільше Комп’ютерна в ерстка Н. Лисенко 14 ний потік електролізу, із збільшенням кількості Са, що утворюється. Бажано, щоб пористий електрод виготовлявся з металу, такого як Fe і Ті. Може також використовуватися титанооксидний спечений матеріал, оскільки такий титанооксидний спечений матеріал демонструє хорошу провідність при високих температурах. Коли катод 9 розташовується поблизу безперервного тіла 5 (тобто поблизу тієї частини, де безперервне тіло 5 занурюється в сольовий розплав 3b, Са, що утворився поблизу поверхні катода 9, легко осаджується на і прилипає до поверхні безперервного тіла 5, що робить можливим транспортування Са з електролізної ванни 2 в реакційний бак 1. Промислова застосовність Відповідно до способу виробництва Ті за допомогою відновлення кальцієм за даним винаходом, може бути підвищена швидкість введення ТіСl4, який являє собою вихідний матеріал, і може здійснюватися безперервне виробництво. Крім того, спосіб за даним винаходом має економічну перевагу, оскільки Са, що витрачається в реакції відновлення ТіСl4, може заповнюватися за допомогою електролізу СаСl2. Тому спосіб виробництва Ті за даним винаходом може ефективно використовуватися як засіб для економічного виробництва металевого Ті високої чистоти, а пристрій для виробництва Ті за даним винаходом може відповідним чином використовува тися для здійснення способу виробництва Ті за даним винаходом. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601